"Spy×Family" (Film) erzählt die Geschichte von Twilight, einem hochqualifizierten Spion, der im Kalten Krieg zwischen den fiktiven Nationen Ostania und Westalis operiert. Sein neuester Auftrag, die Operation Strix, erfordert, dass er eine Familie gründet, um sich Zugang zu einer Elite-Schule zu verschaffen, die der Sohn eines einflussreichen Politikers besucht. Um seine Tarnung aufrechtzuerhalten, adoptiert Twilight ein junges Mädchen namens Anya, die über telepathische Fähigkeiten verfügt, und heiratet Yor, eine scheinbar gewöhnliche Büroangestellte, die in Wirklichkeit eine Auftragsmörderin ist.

Anya, die von einem geheimen Labor geflohen ist, freut sich über die Gelegenheit, Teil einer Familie zu sein, und unterstützt Twilight bei seiner Mission, obwohl sie seine wahre Identität kennt. Yor, die ebenfalls ihre eigene Tarnung aufrechterhalten muss, sieht in der Ehe eine Möglichkeit, ihre Mörderaktivitäten zu verbergen. Obwohl die Familie nur aus praktischen Gründen zusammengeführt wurde, entwickeln sich zwischen den drei Charakteren allmählich echte Bindungen, während sie versuchen, ihre Geheimnisse voreinander zu bewahren.

Die Handlung konzentriert sich auf die Herausforderungen, die die Familie bei der Erfüllung ihrer individuellen Ziele bewältigen muss, während sie gleichzeitig den Anschein einer normalen Familie wahren. Twilight muss sich mit den Anforderungen der Schule auseinandersetzen, Yor versucht, ihre Rolle als Ehefrau und Mutter zu meistern, und Anya bemüht sich, ihre telepathischen Fähigkeiten zu verbergen und Freunde zu finden. Die Geschichte verbindet humorvolle Momente mit spannenden Spionageelementen und berührenden familiären Szenen, wobei die Charaktere ständig zwischen ihren geheimen Identitäten und ihrem wachsenden Gefühl der Zugehörigkeit balancieren.